Diseño de sistemas de captación de gases de escape para fuentes de COV

Un sistema de captación de gases de escape para fuentes de COV captura el vapor de disolvente en la cabina, la zona de evaporación o el horno, lo transporta por conductos a un caudal controlado y lo lleva a una unidad de abatimiento, como un adsorbedor de carbón activado. El dimensionamiento depende del caudal de aire capturado y de la carga de disolvente, no solo del tamaño de la cabina.

Qué hay entre la cabina de pulverización y la chimenea
Un sistema de captación de gases de escape es una cadena, y cada eslabón transfiere sus valores al siguiente:

• Dispositivo de captación: la cabina, el recinto, la campana o la salida de extracción del horno. Es el colector de gases de escape en sentido estricto, la parte situada en el punto de emisión.
• Conductos y compuertas: transportan el flujo de gases de extracción y lo equilibran entre los ramales.
• Pretratamiento: filtración de partículas o niebla, y enfriamiento cuando la corriente está caliente.
• Ventilador o ventiladores: determinan el caudal que realmente recibe el dispositivo de captación.
• Adsorbedor: la etapa de carbón activado que elimina el vapor de disolvente.
• Monitorización y chimenea: los sensores que indican si el adsorbedor sigue funcionando y el punto por el que sale el aire tratado.

Un error en el primer eslabón, como aspirar más aire del que necesita el proceso, se traduce más adelante en un adsorbedor más grande, un ventilador de mayor tamaño y una menor vida útil del carbón. Esta guía sigue la cadena en orden y se detiene donde se toman las decisiones de dimensionamiento.

Cuatro puntos de emisión en una línea de recubrimiento de autopartes

HAC de Senserui  enumera estos cuatro tipos de proceso entre sus aplicaciones típicas, junto con procesos químicos y farmacéuticos.

Establecimiento del caudal de captura antes de elegir cualquier equipo

El caudal de captación se determina a partir de la geometría de la abertura y del movimiento de aire hacia el interior que el proceso necesita para retener el vapor. No se determina a partir del adsorbedor. Si se extrae demasiado poco, el disolvente se escapa al taller. Si se extrae demasiado, la misma masa de disolvente se distribuye en más aire, lo que implica un adsorbedor más grande, más energía para el ventilador y una concentración de entrada menor con la que debe trabajar el carbón.
Para establecer el caudal de diseño:

1. Enumere todos los puntos de emisión con sus horas de funcionamiento e indique cuáles funcionan al mismo tiempo.
2. Para cada punto, calcule el caudal de captación a partir del área abierta o de la geometría del cerramiento y la velocidad hacia el interior requerida por su proceso o especificación de EHS.
3. Sume los caudales de las fuentes que funcionan simultáneamente. Cuando las fuentes se alternen, tome el caso de mayor carga en lugar de la suma.
4. Dibuje la red de conductos y registre la pérdida de presión hasta la ramificación más alejada.
5. Equilibre las ramificaciones con compuertas durante la puesta en marcha y conserve las lecturas como referencia.
6. Compare el total con el caudal nominal indicado en el presupuesto del adsorbedor.

Del caudal de aire y la concentración a la carga de carbón

La masa de disolvente que entra en el adsorbedor cada hora es:
Tasa másica de disolvente (kg/h) = caudal de aire (m³/h) × concentración (mg/m³) ÷ 1.000.000
Cálculo ilustrativo con valores hipotéticos, no una especificación de Senserui: 20.000 m³/h a 50 mg/m³ suministran 1 kg de COV por hora, u 8 kg durante un turno de ocho horas.
Las horas hasta que el carbón se satura se deducen entonces de:
Horas = masa de carbón (kg) × capacidad de trabajo (kg de COV por kg de carbón) ÷ caudal másico de disolvente (kg/h)

La capacidad de trabajo no es un único valor para el «carbón activado». Proviene de los datos del proveedor de carbón para su disolvente específico, a su temperatura y humedad, y una mezcla de varios disolventes debe evaluarse especie por especie.
De esto se derivan dos consecuencias. En primer lugar, duplicar el caudal de aire manteniendo constante la masa de disolvente no duplica el consumo de carbón. Agranda el adsorbedor y el ventilador, y reduce la concentración de entrada, lo que normalmente disminuye la capacidad de trabajo que puede alcanzar el carbón. En segundo lugar, la saturación es el límite superior del intervalo, no el objetivo. El disolvente comienza a aparecer en la salida cuando el frente de la zona de adsorción alcanza el extremo del lecho, antes de que todo el lecho esté lleno. Por tanto, el intervalo de sustitución viene determinado por el punto de ruptura.

Protección del carbón frente a la niebla, el calor y la humedad

La niebla de pulverización que llega al carbón recubre su superficie y obstruye los poros. Esto aumenta la resistencia al flujo y reduce la capacidad, por lo que debe instalarse una etapa de filtración antes del adsorbedor, con su propia medición de presión. El calor también perjudica la adsorción: cuanto más caliente está el gas, menos disolvente retiene el carbón, por lo que los gases de escape del horno deben acondicionarse antes de entrar en el lecho. En determinadas condiciones, la humedad compite con el disolvente por los sitios de adsorción, algo especialmente importante en climas húmedos y cuando los gases de escape contienen emisiones de recubrimientos al agua.
Senserui indica monitorización de presión diferencial en el HAC. La página del producto no especifica dónde se ubica la etapa de prefiltro dentro de una configuración HAC-M, por lo que debe confirmarlo en el presupuesto.

HAC / HAC-M: lo que ha publicado Senserui

HAC / HAC-M modular de Senserui Sistema de tratamiento de gases de escape es una unidad de adsorción de carbón activado. Esta tabla diferencia lo que indica la página del producto de lo que aún se debería solicitar.

El índice de yodo es un indicador del desarrollo de microporos en el carbón. Es un indicador de calidad, no una garantía de capacidad para un disolvente concreto, por lo que una cifra por sí sola no indica cuánto durará una carga. El carbón de panal suele elegirse para mantener baja la resistencia al flujo. No se publica la caída de presión del HAC, así que consulte en el presupuesto la potencia del ventilador para su caudal.
En comparación con los paquetes de adsorbedores convencionales de un solo ventilador, una disposición modular con varios ventiladores permite que varios ventiladores más pequeños compartan el caudal de aire. Senserui describe esto como una operación basada en la demanda para la gestión de la energía en todos sus sistemas. No se publican cifras de energía específicas para HAC.

Dos alarmas que parecen iguales: presión y ruptura

La presión diferencial mide la resistencia al flujo. Aumenta cuando la neblina, el polvo o los condensados obstruyen el medio, y no indica si el carbón aún sigue adsorbiendo. Un monitor de ruptura detecta el disolvente que sale del carbón. Ambas señales responden a preguntas diferentes, y analizarlas en conjunto permite distinguir un problema de mantenimiento de uno de capacidad.

Un lecho saturado puede presentar una baja pérdida de carga, por lo que puede parecer que está en buen estado si solo se considera la presión, aunque el disolvente lo atraviese.
Para establecer el intervalo de sustitución a partir de mediciones y no del calendario:

1. Durante la puesta en marcha, registre la base de dimensionamiento (caudal, concentración, horas de funcionamiento) y la pérdida de presión de referencia con carbón limpio y un prefiltro limpio.
2. Monitoree la tendencia de la señal de ruptura semanalmente, o mediante la opción de IoT si está instalada, en lugar de esperar a la alarma.
3. Compare el consumo real de disolvente a partir de los registros de compra o uso con la carga calculada. Una discrepancia significa que la base de dimensionamiento era incorrecta.
4. Pida cartuchos de repuesto cuando la tendencia indique que se acerca la saturación, teniendo en cuenta el plazo de entrega.
5. Vuelva a calcular la base de dimensionamiento tras cualquier cambio de recubrimiento, disolvente o velocidad de línea.

Comparativa de configuraciones de captación

La adsorción del aire de la sala suele ser poco práctica porque el volumen es grande y la concentración es baja. Instalar una campana en el punto de emisión requiere más esfuerzo de diseño, pero reduce todo lo que viene después.

Dónde funciona bien la adsorción con carbón y dónde encuentra dificultades

La adsorción con carbón es adecuada para corrientes como el escape de una cabina: gran volumen, concentración de disolvente baja a moderada, sin necesidad de combustible ni llama. El diseño de casetes limita el mantenimiento a sustituir módulos de carbón en lugar de reconstruir un lecho.
Los límites definen los proyectos con mayor frecuencia que los puntos fuertes. El carbón es un consumible, por lo que el coste recurrente varía en función de la masa de disolvente y no del caudal de aire, y una corriente de alta concentración, como los gases de escape del horno, puede reducir drásticamente los intervalos de sustitución. La adsorción transfiere el disolvente del aire al carbón; no lo destruye, de modo que el carbón agotado se convierte en un flujo de residuos que debe gestionarse según la normativa local. Las corrientes calientes o húmedas requieren acondicionamiento antes de llegar al lecho. En una línea dominada por la carga del horno de curado, la fase de diseño debe evaluar si todo ese caudal debe tratarse con carbón.

Precios y qué enviar para solicitar un presupuesto

Precio: disponible bajo solicitud según la configuración del sistema y los requisitos del proyecto.
La configuración depende del caudal de aire y de la concentración de COV, por lo que se necesitan estos datos para elaborar el presupuesto:

1. Caudal de aire por punto de emisión y qué puntos funcionan simultáneamente
2. Lista de disolventes y consumo por hora, a partir de las fichas de datos de seguridad y los registros de compra
3. Temperatura y humedad de entrada en el adsorbedor
4. Si la niebla de sobrepulverización llega al conducto
5. Horas de funcionamiento y régimen de turnos
6. Distribución de conductos con longitudes aproximadas de tramo
7. Límites locales de emisión y cualquier monitorización o reporte requerido

Preguntas frecuentes

 ¿Cuál es la diferencia entre un captador de gases de escape y una unidad de tratamiento de gases de escape?

El colector es el dispositivo de captación en la fuente: una cabina, campana o salida de escape de horno. La unidad de tratamiento, como un adsorbedor de carbón activado, se sitúa aguas abajo y elimina los COV de la corriente captada. Los errores en el diseño del colector alteran lo que recibe la unidad de tratamiento.

 ¿Cómo se determina el caudal de gases de escape?

Por punto de emisión, a partir de la geometría de la abertura y del movimiento de aire hacia el interior que requiere su proceso. Se suman los caudales de las fuentes que funcionan al mismo tiempo y se verifica el total frente al caudal de aire nominal del adsorbedor.

 ¿Con qué frecuencia se debe sustituir el carbón activado?

No existe un intervalo universal. Depende del caudal másico de disolvente, de la masa de carbón y de la capacidad de trabajo, y se determina mejor a partir de la tendencia del punto de ruptura. Senserui no ha publicado ningún intervalo de sustitución para el HAC.

¿Publica Senserui un rango de caudal de aire para HAC?

No. La página del producto indica que las configuraciones se adaptan al caudal de aire y a la concentración de COV y no proporciona ningún rango numérico fijo.

 ¿Cuenta HAC con certificación ATEX o certificación CE?

Senserui declara una gestión de calidad a nivel de empresa según ISO 9001:2015, conformidad CE y diseño de protección contra explosiones basado en los principios de ATEX. No se ha publicado ningún número de certificado específico de producto para el HAC, por lo que debe solicitar los certificados aplicables a la unidad suministrada. La guía sobre el marcado CE de la Comisión Europea atribuye al fabricante la responsabilidad de identificar los requisitos aplicables.

¿Puede una unidad HAC atender tanto una cabina como un horno?

Depende de si sus horarios, temperaturas y concentraciones son compatibles. Combinarlos sin una revisión de la configuración conlleva el riesgo de introducir gases de escape calientes y concentrados del horno en un lecho dimensionado para el aire diluido de la cabina.